Dynamic Modeling and Analysis of Impact-resilient MAVs Undergoing High-speed and Large-angle Collisions with the Environment

要約

超小型航空機 (MAV) は、特に乱雑で構造化されていない環境では、自律飛行中に衝突の高いリスクに直面することがよくあります。
敏感な車載デバイスへの衝突の衝撃を軽減するために、機械的な保護ケージと強化されたフレームを備えた弾力性のある MAV が一般的に使用されます。
ただし、準拠した耐衝撃性のある MAV は、衝撃によって引き起こされる潜在的な損傷を軽減することで、有望な代替手段を提供します。
この研究では、コンプライアンス アームに受動スプリングを装備した MAV の耐衝撃性能に関する新しい発見を紹介します。
私たちは動的モデリングを通じてコン​​プライアンスの影響を分析し、受動的なスプリングを組み込むことで衝撃弾性が向上することを実証します。
高速かつ大きな角度の条件下での壁衝突後に MAV を安定させるために、衝撃弾性が広範囲にテストされています。
さらに、ロボットのフレームにコンプライアンスを組み込むことで、飛行中のトレードオフをより適切に決定するために、リジッド MAV との包括的な比較を提供します。

要約(オリジナル)

Micro Aerial Vehicles (MAVs) often face a high risk of collision during autonomous flight, particularly in cluttered and unstructured environments. To mitigate the collision impact on sensitive onboard devices, resilient MAVs with mechanical protective cages and reinforced frames are commonly used. However, compliant and impact-resilient MAVs offer a promising alternative by reducing the potential damage caused by impacts. In this study, we present novel findings on the impact-resilient capabilities of MAVs equipped with passive springs in their compliant arms. We analyze the effect of compliance through dynamic modeling and demonstrate that the inclusion of passive springs enhances impact resilience. The impact resilience is extensively tested to stabilize the MAV following wall collisions under high-speed and large-angle conditions. Additionally, we provide comprehensive comparisons with rigid MAVs to better determine the tradeoffs in flight by embedding compliance onto the robot’s frame.

arxiv情報

著者 Zhichao Liu,Konstantinos Karydis
発行日 2023-07-21 02:29:14+00:00
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